The goal of this work is to address the problems of the existing mini grids in rural electrification of Mozambique related to their planning and sizing through taking Muôha village as a case study. Muôha has an existing mini hydropower plant that operates to serve a certain number of beneficiaries. The issues associated with the existing plant are: 1) The mini-hydro plant was planned with complete ignorance to the dry season the area experiences 2) The mini-hydro was planned without expectation of a load demand evolution 3) The plant is suffering from frequent shutdowns. All these problems are leaving the people living in a duck. To be able to assess the existing grid and identify an optimal solution to the village, 4 modelling approaches will be considered. Prior to that, 3 load demand scenarios will be created using RAMP tool which is a stochastic model to generate multi-energy load profiles. Then the modelling is performed using MicroGridspy, an open source tool that can optimize the technology capacity and minimize the net present cost taking into account the already in place grid (Brownfield investment). The 4 modelling approaches are as the following: 1)The hydropower resource availability don’t suffer from any interruption and no diesel genset is possible in the grid. 2)The hydropower resource availability don’t suffer from any interruption and the diesel genset is possible in the grid.3)The hydropower resource has 5 months, from June till end of October, of zero output provided due to the dry season that leads to the dry of the river associated to it. 4)same condition as approach 3 but diesel genset is not possible to be present in the grid. The software will give a solution to each model according to the input parameters set. The comparison among the solutions show at a first level that the mini-hydro plant can’t stand alone and we are in need of a hybrid mini grid (HP, PV and battery bank, and diesel genset as back up) to be able to satisfy the load demand evolution and excluding the diesel genset would result in a very high cost putting the project in risk. Also, taking into account the current situation of Muôha of 5 months dry season demonstrates that the results of approach 3 is the optimal solution where PV capacity to be installed is of the same dependency as the hydropower in the grid unlike that of Approach 2.
L'obiettivo di questo lavoro è affrontare i problemi delle mini reti esistenti nell'elettrificazione rurale del Mozambico in relazione alla loro pianificazione e dimensionamento attraverso l'analisi di un caso studio del villaggio di Muôha. Muôha dispone di una mini centrale idroelettrica esistente che opera servendo un certo numero di beneficiari in modo efficiente. I problemi associati all'impianto esistente sono: 1) L'impianto mini-idro è stato progettato ignorando completamente la stagione secca che l'area vive 2) L'impianto mini-idro è stato progettato senza aspettarsi un'evoluzione della domanda di carico 3) L'impianto soffre di frequenti arresti. Tutti questi problemi stanno lasciando le persone che vivono in una papera. Per essere in grado di valutare la rete esistente e identificare una soluzione ottimale per il villaggio, saranno considerati 4 approcci di modellazione. Prima di ciò, verranno creati 3 scenari di domanda di carico utilizzando lo strumento RAMP che è un modello stocastico per generare profili di carico multi-energia. Quindi la modellazione viene eseguita utilizzando MicroGridspy, uno strumento open source in grado di ottimizzare la capacità tecnologica e ridurre al minimo il costo attuale netto tenendo conto della griglia già in atto. I 4 approcci di modellazione sono i seguenti: 1) La disponibilità di risorse idroelettriche non subisce alcuna interruzione e nessun gruppo elettrogeno diesel è possibile nella rete. 2) La disponibilità della risorsa idroelettrica non subisce alcuna interruzione e il gruppo elettrogeno diesel è possibile in rete. 3) La risorsa idroelettrica ha 5 mesi, da giugno a fine ottobre, di produzione zero fornita a causa della stagione secca che porta alla secca del fiume ad esso associato. 4) stessa condizione dell'approccio 3 ma non è possibile che il gruppo elettrogeno diesel sia presente nella rete. Il software darà una soluzione a ciascun modello in base ai parametri di input impostati. Il confronto tra le soluzioni mostra a un primo livello che il mini impianto idroelettrico non può stare da solo e abbiamo bisogno di una mini rete ibrida (HP, fotovoltaico e batteria, e gruppo elettrogeno diesel come back up) per poter soddisfare l'evoluzione della domanda di carico ed escludere il gruppo elettrogeno diesel comporterebbe un costo molto elevato che metterebbe a rischio il progetto. Inoltre, tenendo conto dell'attuale situazione di Muôha di 5 mesi di stagione secca, si dimostra che i risultati dell'approccio 3 sono la soluzione ottimale in cui la capacità fotovoltaica da installare è della stessa dipendenza dell'energia idroelettrica nella rete, a differenza di quella dell'approccio 2.
Asssessment of the reliability of a hydropower based mini-grid in Mozambique rural area
Mehanna, Hussein
2021/2022
Abstract
The goal of this work is to address the problems of the existing mini grids in rural electrification of Mozambique related to their planning and sizing through taking Muôha village as a case study. Muôha has an existing mini hydropower plant that operates to serve a certain number of beneficiaries. The issues associated with the existing plant are: 1) The mini-hydro plant was planned with complete ignorance to the dry season the area experiences 2) The mini-hydro was planned without expectation of a load demand evolution 3) The plant is suffering from frequent shutdowns. All these problems are leaving the people living in a duck. To be able to assess the existing grid and identify an optimal solution to the village, 4 modelling approaches will be considered. Prior to that, 3 load demand scenarios will be created using RAMP tool which is a stochastic model to generate multi-energy load profiles. Then the modelling is performed using MicroGridspy, an open source tool that can optimize the technology capacity and minimize the net present cost taking into account the already in place grid (Brownfield investment). The 4 modelling approaches are as the following: 1)The hydropower resource availability don’t suffer from any interruption and no diesel genset is possible in the grid. 2)The hydropower resource availability don’t suffer from any interruption and the diesel genset is possible in the grid.3)The hydropower resource has 5 months, from June till end of October, of zero output provided due to the dry season that leads to the dry of the river associated to it. 4)same condition as approach 3 but diesel genset is not possible to be present in the grid. The software will give a solution to each model according to the input parameters set. The comparison among the solutions show at a first level that the mini-hydro plant can’t stand alone and we are in need of a hybrid mini grid (HP, PV and battery bank, and diesel genset as back up) to be able to satisfy the load demand evolution and excluding the diesel genset would result in a very high cost putting the project in risk. Also, taking into account the current situation of Muôha of 5 months dry season demonstrates that the results of approach 3 is the optimal solution where PV capacity to be installed is of the same dependency as the hydropower in the grid unlike that of Approach 2.| File | Dimensione | Formato | |
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